Fruto del intenso y prolongado trabajo que AMP viene desarrollando en todo el Reino Unido, y teniendo en cuenta las ya muy consolidadas referencias que nuestra compañía atesora en ese país, recientemente el grupo Tarmac adjudicó a AMP, como tecnólogo de procesos y compañía de ingeniería, el desarrollo y ejecución de uno de sus proyectos más ambiciosos y complejos para la producción de distintas arenas calibradas para posteriores usos especiales en la industria de la construcción.

Luis Felipe Ruiz Núñez, director de Advaced Mineral Processing S.L.

El grupo Tarmac, con más de 150 años de experiencia en el sector, es líder en el Reino Unido en la producción y fabricación de todo tipo de materiales intermedios y productos acabados tanto para la industria de la edificación como para el de la construcción en general.

El Grupo Tarmac emplea a unas 7.000 personas en una red de más de 400 diferentes emplazamientos en todo el Reino Unido. A su vez, Tarmac es parte del grupo CRH, compañía líder mundial de materiales de construcción diversificados en el mundo, empleando a más de 76.000 personas en 3.100 ubicaciones alrededor del mundo.

En el caso que nos ocupa, Tarmac posee una de sus plantas de proceso actualmente en operación en el mismo lugar que da nombre al proyecto: Eaton Hall, explotación situada a 40 km al sur de la ciudad de Manchester.

Se trata de una explotación donde la mayoría de las arenas, Congleton, se extraen mediante dragado de una laguna colindante a las instalaciones de proceso, mientras que el segundo de los materiales que se procesan en la actualidad, Gawsworth, procede de un yacimiento situado a 7 km de estas instalaciones principales.

Tarmac desarrolla este proyecto precisamente para sustituir la planta actual en producción por instalaciones más modernas y eficientes que, además, simplifiquen la operación de manera significativa, dado que éste es uno de los problemas más acuciantes a los que se enfrentan en su día a día: excesivas etapas de proceso con necesidades operativas, de manipulación y ajustes incómodas y costosas. Por otra parte, con esta actualización se pretende, por un lado, aumentar la capacidad de producción y, por otro, incrementar el catálogo de arenas producidas, así como mejorar la calidad de los productos finales que se producen en la planta de proceso, tanto desde el punto de vista granulométrico como de contenidos finales en materiales carboníferos (denominados por la propiedad como lignitoslignites), contaminantes considerados de gran impacto negativo para sus productos finales.

ANTECEDENTES

Una de las particularidades de este proyecto reside precisamente en lo que se apuntaba en el anterior apartado: la necesidad de procesar dos materiales diferentes y procedentes de dos distintos frentes: Congleton y Gawsworth. En la etapa final de desarrollo del proyecto, el cliente decidió que el diseño se basara fundamentalmente en una planta para procesar las arenas procedentes de la laguna de Congleton, por la cercanía y facilidad que suponía el transporte de estas hasta la planta de proceso, aunque se dejó la puerta abierta a que, en momentos puntuales, la planta pudiera ser alimentada con materiales procedentes del yacimiento de Gawsworth.

A continuación, se muestran las curvas típicas entregadas por la propiedad relativas a las arenas de alimentación de Congleton y Gawswort.

Como se puede comprobar, las arenas no son muy diferentes entre sí, lo que facilita enormemente el diseño de la planta de proceso ante una eventual y puntual alimentación con arenas procedentes del yacimiento de Gawsworth.

Otra de las peculiaridades de esta planta de proceso es la necesidad de eliminar contaminantes de origen carbonífero. Como es bien sabido, la mayor parte del subsuelo británico es rico en mineral de carbón, y en sus diferentes variantes, que en su día fueron una de las industrias de mayor relevancia e impulso en ese territorio. Hoy, sin embargo, solo suponen un problema desde el punto de contaminación de las arenas para construcción.

Por último, nos enfrentamos a un reto particular derivado de la necesidad por parte del cliente de poder producir distintos tipos de arenas con granulometrías diferentes entre sí, con la misma instalación y las mismas arenas de alimentación, y en función de las necesidades particulares de su mercado. De esta manera, su objetivo es producir hasta un total de 5 arenas finales diferentes, cuya distinción entre sí radica fundamentalmente en el contenido de los tamaños gruesos: >0,5; >0,7 y >1 mm respectivamente y de forma menos significativa para los tamaños Una de estas arenas, la denominada 405, sin embargo, se trata de un producto extremadamente fino, tratándose básicamente de una arena menor de 250 µm. Las arenas objetivo a producir a partir del yacimiento de Congleton, son las que se recogen a continuación.

Por otro lado, las arenas que el cliente necesitaría producir en casos aislados, en el caso de alimentar con arenas procedentes de Gawsworth, correspondería a la curva granulométrica media expuesta.

La complejidad de esta operación no quedaría solo ahí, dado que, además, la planta deberá estar automatizada de tal manera que, todos los ajustes de la planta deberán estar previamente seleccionados desde el panel de control para producir los diferentes tipos de arenas mediante programas específicos a modo de “recetas”.

INGENIERÍA DE PROCESO

Para el desarrollo de los necesarios trabajos de ingeniería de proceso, previos al posterior desarrollo del dimensionamiento de equipos e instalaciones de la planta, AMP llevó a cabo una intensiva campaña de ensayos específicos a partir de un total de cuatro muestras de posibles arenas de alimentación, entre las que se incluían materiales procedentes del yacimiento de Gawsworth.

A través de esta campaña se ensayos se pretendía comprobar el comportamiento de cada uno de estos materiales, tanto desde el punto de vista de proceso como de la calidad de los productos finales. Para ello, en el laboratorio y planta de ensayos de AMP se llevaron a cabo determinaciones granulométricas específicas, ensayos de lavabilidad, deslamado, clasificación, hidrociclonado e hidroclasificación.

El cliente envió cuatro diferentes muestras que fueron tratadas en el laboratorio, obteniendo las distintas curvas granulométricas. Además de la representación de las curvas de las muestras ensayadas, se representan las curvas entregadas por el cliente, correspondientes a Congleton y Gawswoth. A tenor de los resultados obtenidos y representados en el anterior gráfico, se puede comprobar que, las muestras recibidas son aún más finas que las arenas cuyas curvas envió la propiedad para el estudio inicial del proyecto, salvo una de ellas, que en la parte baja de la curva presenta más gruesos que las anteriores. Aunque la mayoría de las arenas ensayadas son más finas que las facilitadas por la propiedad, esto no representará ningún problema ni desde el punto de vista de capacidad ni de rendimiento de la planta, así como de la calidad final de las arenas objetivo.

Por otra parte, a la vista de las muestras recibidas, se percibe que la mayoría de los contaminanates carboníferos se encuentran mayoritariamente en las fracciones más finas, por lo que esta particularidad supondrá una ventaja de cara al rendimiento de su separación tanto en los hidrociclones como en los hidroclasificadores. Como se puede observar en las diferentes ilustraciones, en las fracciones de menor tamaño es donde se observa la mayor presencia de materiales finos carboníferos.

Se llevaron a cabo toda una batería completa de ensayos para las cuatro muestras recibidas, y entre los cuales se desarrollaron ensayos de lavabilidad, clasificación, deslamado e hidrociclonado.

Tras la ejecución de toda la extensiva batería de ensayos, se obtuvieron resultados definitivos concernientes a la viabilidad de producir diferentes tipos de arenas a partir de los posibles materiales de alimentación, y tanto desde el punto de vista granulométrico como de contenido final en materiales de origen carbonífero, teniendo en cuenta que las exigencias impuestas por el cliente para el contenido de este tipo de contaminantes en sus productos finales, no debe exceder el 0,5%.

DESARROLLO DEL PROYECTO

A partir de los anteriores resultados obtenidos en nuestro laboratorio y planta de ensayos, se estuvo en condiciones de abordar las etapas de ingeniería básica y de detalle del proyecto que, además, engloba otros muchos entregables tales como análisis y estudios de riesgos asociados a la instalación. El alcance de todos estos trabajos contratados son los que se recogen a continuación:

Ingeniería Básica

• Elaboración de Flow-sheets.
• Desarrollo y cálculo de balances del circuito.
• Elaboración de planos generales de implantación.
• Esquemas unifilares y de control general.
• Dimensionamiento de equipos principales y auxiliares.
• Planos de huellas y cargas.

Ingeniería de Detalle

• Elaboración de planos de detalle de la instalación.
• Elaboración de planos detallados de montaje.
• Isométrico de tuberías.
• Esquemas eléctricos y de instalación eléctrica.
• Elaboración de diagramas detallados de control (P&ID).
• Estudio de prevención y control de riesgos.
• Análisis Hazop.
• Supervisión de montaje mecánico, eléctrico.
• Puesta en marcha de la instalación, ajustes y optimización del proceso.
• Entrenamiento de operadores de control y mantenimiento.
• Auditorías periódicas para el control de operación y producción.

PROCESO

El punto de partida y eje principal del proyecto se centra en el diagrama de flujo del proceso, elaborado a partir de los trabajos previos de ensayos desarrollados por el departamento de procesos y que es el que se recoge a continuación:

Como muestra el diagrama de flujo, la planta se alimentaría con 250 t/h de material procedente de cualquiera de los dos yacimientos y para la producción de los diferentes tipos de arenas, y siempre de acuerdo a las curvas granulométricas medias ya expuestas en el primer apartado.

El circuito de proceso se divide en 3 grandes etapas:

1. Clasificación gruesa.

2. Clasificación fina.

3. Producción de arenas de rechazo (405).

4. Recuperación de arenas ultrafinas.

ETAPA DE CLASIFICACIÓN GRUESA

En esta primera etapa, a través de un hidrociclón de fondo plano Hydrovortex CBC de AMP, se produce un desbaste del material de alimentación para retirar finos hasta 500 µm, que en etapas posteriores será recuperado como producto de valor. El hundido del hidrociclón se procesa entonces en un hidroclasificador TAK AMP, para recuperar todo el producto fino, llevando a cabo al mismo tiempo el corte correspondiente a los tamaños máximos admitidos para cada uno de los productos finales requeridos.

A través de la instalación de la dupla rejilla curva Vibrosieve - escurridor Vibroflux de AMP, se realiza un refino de las arenas, para retirar los materiales de origen carbonífero más gruesos. Los finos pasantes se incorporan a la siguiente etapa de proceso como arenas válidas.

Las arenas gruesas descargadas por el fondo del hidroclasificador se conducen a una última fase de proceso, en la que se descargan los mayores de 0,5, 0,7 y 1 mm respectivamente, como productos de rechazo, recuperando al mismo tiempo arenas finas útiles que se conducen a la siguiente etapa de proceso.

ETAPA DE CLASIFICACIÓN FINA

En esta segunda etapa es donde se lleva a cabo el corte fino final para producir las arenas requeridas. En primer lugar y a través de la instalación de hidrociclones cónicos Hydrovortex de AMP, se lleva a cabo un corte fijo para retirar los menores de 100 µm, fracción no deseada en ninguno de los productos finales requeridos.

Dado que en la etapa de clasificación gruesa se han retirado los tamaños mayores, en esta fase del proceso se realizará el ajuste de las arenas en sus tamaños inferiores para que cada una de ellas se ajuste al huso granulométrico requerido A través del procesado de estas arenas en el hidroclasificador TAK de AMP, se realiza el corte en cada una de las arenas finales objetivas, ajustando su contenido en menores de 250 µm. De esta manera, será posible calibrar cada una de las arenas finales según se requiera.

Las arenas así ajustadas se descargan sobre sendas cribas-escurridores Vibroflux de AMP, en los que se realiza una doble función. Por un lado, el escurrido de los productos finales y retirando al mismo tiempo ciertos desclasificados menores de 250 µm que pudieran permanecer en las arenas finales objetivo.

Para esta fase de proceso, se han previsto dos líneas separadas, con el fin de tener la posibilidad de que, aun cuando se esté produciendo un tipo concreto de arenas, se pueda contar con mayor flexibilidad y producir dos arenas al mismo tiempo con pequeñas variaciones entre sí respecto al contenido de finos, y únicamente actuando sobre los parámetros de corte a realizar en cada uno de los hidroclasificadores TAK AMP instalados.

ETAPA DE PRODUCCIÓN DE ARENAS DE RECHAZO (405)

Una vez que se han producido todas las arenas objetivo bajo demanda y según las necesidades específicas: las denominadas 439, 416. Marshalls y F-Grade e incluso las denominadas Med/Fine para el caso puntual de alimentar la planta con arenas procedentes del depósito de Gawsworth, las arenas denominadas 405 se producen como consecuencia del rechazo de materiales <250 μm producidos en la etapa anterior de proceso.

Estas arenas finas se procesan en una etapa independiente a las anteriores y en las que a través de una etapa de hidrociclonado con hidrociclón cónico Hydrovortex de AMP, especialmente configurado para producir un espesado de la pulpa alimentada y conseguir con ello alimentar la siguiente fase del proceso adecuadamente, a la vez que recuperar una gran cantidad de agua que retornará al proceso.

En este caso, el uso del hidroclasificador TAK AMP será únicamente para producir la separación de materiales ligeros (lignite) presentes en las arenas objetivo (405), dado que la mayoría de estos impropios se encuentran fundamentalmente en las fracciones finas <300 μm.

De nuevo en este caso, el rebose del hidroclasificador se procesa mediante un sistema de rejilla curva Vibrosieve - escurridor Vibroflux de AMP con el fin de retirar los materiales carboníferos finos, recuperando al mismo tiempo el máximo de arenas <250, que se incorporarían de nuevo al proceso para incrementar la producción de estas arenas objetivo.

Por su lado, la descarga del hidroclasificador, conteniendo las arenas objetivo (405) libres de contaminantes carboníferos, se envía a un escurridor para su desaguado y posterior estocado.

ETAPA DE RECUPERACIÓN DE ARENAS ULTRAFINAS

En esta etapa final del proceso se recuperan arenas ultrafinas; fundamentalmente producto valorizable menor de 100 µm, que de otro modo se vertería a las balsas preparadas para la deposición de los finos y arcillas. A través de la instalación de esta planta, se conseguirán producir arenas ultrafinas vendibles, reduciendo al mismo tiempo de una manera considerable el volumen de vertidos en esta instalación.

Todos los reboses procedentes de la etapa de proceso de clasificación fina, conteniendo mayoritariamente arenas menores de 100 µm y materiales carboníferos muy finos, se envían a la planta de recuperación de arenas ultrafinas, donde a través de la instalación de un distribuidor completo con hidrociclones de 400 mm de diámetro Hydrovortex de AMP, se conseguirán recuperar arenas hasta 42 µm de tamaño. La descarga de este distribuidor se dirige a una etapa de escurrido, para el desaguado y posterior conducción de estas arenas ultrafinas a través de cinta transportadora a su apile correspondiente. Los filtrados del escurridor Vibroflux AMP se conducen de nuevo al grupo de bombeo para su recirculación.

IMPLANTACIÓN

La implantación de la instalación se basa en un edificio central principal formado por seis bloques contiguos pero aislados entre sí y solo unidos para facilitar el acceso entre ellos. En estos seis bloques se instalan todos los equipos e instalaciones de proceso descritas a lo largo de este artículo, salvo la planta para la recuperación de ultrafinos.

Además de este edificio principal, la planta de recuperación de ultrafinos es un edificio que se encuentra 80 m del edificio central de proceso.

La corriente procedente de los reboses de los hidrociclones de la etapa de producción de arenas finas de la planta principal de proceso se conduce al edificio en el que se encuentra la instalación para la recuperación de arenas ultrafinas a través de una tubería conducida y soportada a la largo de su recorrido.

La configuración de la implantación de equipos sigue los conceptos típicos de las instalaciones mineras, con un piso bajo en el que se ubican los grupos de bombeo, que elevan las pulpas a los pisos superiores, donde se emplazan los grupos de hidrociclonado.

La descarga de estos, se van conduciendo en cascada hacia los siguientes procesos que se ubican en los niveles inferiores de cada bloque, para finalmente llegar al primer piso que es donde se emplazan los escurridores para el desaguado y descarga final de las arenas sobre sus correspondientes cintas transportadoras. Por su parte, los reboses de estos hidrociclones situados en los pisos superiores se descargan igualmente bien sobre un grupo de bombeo situado en la planta inferior del edificio o se conducen al bloque adyacente mediante un ducto descendente, para la posterior recuperación de arenas ultrafinas o, por último, se envían a las balsas para la recuperación y recirculación de agua de proceso.

SITUACIÓN ACTUAL DEL PROYECTO

En estos momentos, el proyecto se encuentra en fase de finalización de montaje y puesta en marcha, en donde los ingenieros y técnicos de AMP desplazados a las instalaciones del cliente se encuentran desarrollando las labores de supervisión final mecánica, eléctrica y de automatización y control, acometiendo todas las etapas y los distintos pasos típicos de puesta en marcha de la instalación, y que darán lugar, igualmente, a la última fase de ajustes y optimización del proceso completo. Se prevé que a finales de junio de 2021 se ultimen todos estos trabajos y la planta se encuentre totalmente operativa.

Información de Fueyo Editores